南京地理所湖泊水華藍藻胞外聚合物環境效應研究取得進展

　　藍藻胞外聚合物（EPS）是藍藻細胞在生長繁殖過程中產生的一類高分子有機質，主要包含蛋白質、碳水化合物、脂類、腐殖酸類等物質，并富含羧基、氨基、脂基等有機官能團。由于EPS的多組分特征及多官能團結構，使得其極易與水體中污染物發生界面吸附絡合作用。研究EPS與這些污染物的作用特征及機理，對于探討污染物在湖泊水體中的環境行為具有重要作用。

　　中國科學院南京地理與湖泊研究所江和龍課題組的徐華成等研究人員在前期水華藍藻EPS功能作用及組分表征研究的基礎上，結合傳統分析和先進表征手段，以EPS與水體中污染物（金屬及膠體顆粒）的界面作用過程及特征為研究出發點，在水華藍藻EPS的環境效應方面取得初步進展：

　　EPS極易與水體中的礦質膠體顆粒發生界面吸附作用（qm:10 mg/g），該過程符合Langmuir模型及擬二級動力學過程。但是，EPS中各復雜有機組分具有不同的吸附親和力及吸附速度，具體為：腐殖酸類>色氨酸類>酪氨酸類。ATR-FTIR及XPS結果同時表明EPS在顆粒界面的吸附行為是由靜電吸附和表面耦合共同作用的結果。膠體顆粒吸附EPS后其穩定性顯著提高，穩定性提高的機理可采用經典DLVO理論闡釋。研究還發現EPS的存在同時促進了膠體顆粒的金屬溶出分數，表明湖泊水華藍藻EPS會提高水體膠體顆粒的環境潛在毒性。

　　原位采集水華藍藻并于室內無破壞獲取EPS，采用金屬淬滅滴定結合PARAFAC分析方法，發現溶解有機質中酪氨酸類和腐殖類物質具有較高的金屬絡合能力，但EPS對色氨酸類物質具有更為明顯的親和力。EPS分級模型結果表明EPS的污染物絡合行為具有空間異質性，緊密結合型EPS的污染物絡合能力強于松散結合型EPS。結合藍藻生長過程中EPS的組分變化，認為EPS的存在有助于藻細胞抵抗外界污染物的沖擊。基于太湖草藻型生態湖區類型特征，結合紫外-熒光光譜分析技術，研究了不同類型湖區溶解有機組分的污染物結合特異性，發現草型區有機組分具有更多的污染物結合位點和更高的結合強度。基于PARAFAC無法表征EPS中非熒光物質信息的瓶頸，發展了二維紅外相關光譜技術，可同步表征EPS中的熒光及非熒光物質的污染物結合信息，并首次證實了水華藍藻EPS中非熒光物質對污染物絡合的重要貢獻。

　　上述研究得到了國家自然科學基金面上及青年基金的資助。相關研究結果發表在Journal of Hazardous Materials, Environmental Pollution, PLOS ONE 等期刊。